add last exception for functype
[cc1516.git] / sem.icl
diff --git a/sem.icl b/sem.icl
index 34675d2..e714dbf 100644 (file)
--- a/sem.icl
+++ b/sem.icl
@@ -26,7 +26,6 @@ from Text import class Text(concat), instance Text String
 
 import AST
 
-
 :: Scheme = Forall [TVar] Type
 :: Gamma :== 'Map'.Map String Scheme //map from Variables! to types
 :: Typing a :== StateT (Gamma, [TVar]) (Either SemError) a
@@ -49,13 +48,19 @@ instance zero Gamma where
 variableStream :: [TVar]
 variableStream = map toString [1..]
 
+defaultGamma :: Gamma //includes all default functions
+defaultGamma = extend "print" (Forall ["a"] ((IdType "a") ->> VoidType))
+                $ extend "isEmpty" (Forall ["a"] ((ListType (IdType "a")) ->> BoolType))
+                $ extend "read" (Forall [] (FuncType CharType))
+                zero
+
 sem :: AST -> Either [SemError] AST
 sem (AST fd) = case foldM (const $ hasNoDups fd) () fd 
                        >>| foldM (const isNiceMain) () fd
                        >>| hasMain fd
-                    >>| evalStateT (type fd) (zero, variableStream) of
+                    >>| evalStateT (type fd) (defaultGamma, variableStream) of
        Left e = Left [e]
-    Right fds = Right (AST fds)
+    Right (_,fds) = Right (AST fds)
 where
                hasNoDups :: [FunDecl] FunDecl -> Either SemError ()
                hasNoDups fds (FunDecl p n _ _ _ _)
@@ -97,10 +102,12 @@ instance Typeable Type where
     ftv (TupleType (t1, t2))    = ftv t1 ++ ftv t2
     ftv (ListType t)            = ftv t
     ftv (IdType tvar)           = [tvar]
+    ftv (FuncType t)            = ftv t
     ftv (t1 ->> t2)             = ftv t1 ++ ftv t2
     ftv _                       = []
     subst s (TupleType (t1, t2))= TupleType (subst s t1, subst s t2)
     subst s (ListType t1)       = ListType (subst s t1)
+    subst s (FuncType t)         = FuncType (subst s t)
     subst s (t1 ->> t2)         = (subst s t1) ->> (subst s t2)
     subst s t1=:(IdType tvar)   = 'Map'.findWithDefault t1 tvar s
     subst s t                   = t
@@ -136,6 +143,7 @@ unify (TupleType (ta1,ta2)) (TupleType (tb1,tb2)) = unify ta1 tb1 >>= \s1->
                                                     unify ta2 tb2 >>= \s2->
                                                     Right $ compose s1 s2
 unify (ListType t1) (ListType t2) = unify t1 t2
+unify (FuncType t1) (FuncType t2) = unify t1 t2
 unify t1 t2 | t1 == t2  = Right zero
             | otherwise = Left $ UnifyError zero t1 t2
 
@@ -186,9 +194,9 @@ class infer a :: a -> Typing (Substitution, Type)
 
 instance infer Expr where 
  infer e = case e of
-    VarExpr _ (VarDef k fs) = (\t->(zero,t)) <$> lookup k
-    //instantiate is key for the let polymorphism!
-    //TODO: field selectors
+    VarExpr _ (VarDef k fs) = lookup k >>= \t ->
+        foldM foldFieldSelectors t fs >>= \finalT ->
+        pure (zero, finalT)
 
     Op2Expr _ e1 op e2 =
         infer e1 >>= \(s1, t1) -> 
@@ -218,15 +226,24 @@ instance infer Expr where
         lookup f >>= \expected ->
         let accST = (\(s,ts) e->infer e >>= \(s_,et)->pure (compose s_ s,ts++[et])) in
         foldM accST (zero,[]) args >>= \(s1, argTs)->
-        fresh >>= \tv->
-        let given = foldr (->>) tv argTs in
-        lift (unify expected given) >>= \s2->
-        pure (compose s2 s1, subst s2 tv)
+        fresh >>= \tv->case expected of
+                       FuncType t = pure (s1, t)
+                       _ = (let given = foldr (->>) tv argTs in
+                       lift (unify expected given) >>= \s2->
+                       let fReturnType = subst s2 tv in
+                       foldM foldFieldSelectors fReturnType fs >>= \returnType ->
+                       pure (compose s2 s1, returnType))
 
     IntExpr _ _ = pure $ (zero, IntType)
     BoolExpr _ _ = pure $ (zero, BoolType)
     CharExpr _ _ = pure $ (zero, CharType)
 
+foldFieldSelectors :: Type FieldSelector -> Typing Type 
+foldFieldSelectors (ListType t) (FieldHd) = pure t
+foldFieldSelectors t=:(ListType _) (FieldTl) = pure t 
+foldFieldSelectors (TupleType (t1, _)) (FieldFst) = pure t1
+foldFieldSelectors (TupleType (_, t2)) (FieldSnd) = pure t2
+foldFieldSelectors t fs = liftT $ Left $ FieldSelectorError zero t fs
 
 op2Type :: Op2 -> Typing Type
 op2Type op
@@ -270,16 +287,26 @@ instance infer Stmt where
         pure (compose s3 $ compose s2 s1, subst s3 wht)
 
     AssStmt (VarDef k fs) e =
-        infer e >>= \(s1, et)->
-        applySubst s1 >>|
-        changeGamma (extend k (Forall [] et)) >>| //todo: fieldselectors
-        pure (s1, VoidType)
+        lookup k >>= \expected ->
+        infer e >>= \(s1, given)->
+        foldM reverseFs given (reverse fs) >>= \varType->
+        lift (unify expected varType) >>= \s2->
+        let s = compose s2 s1 in
+        applySubst s >>|
+        changeGamma (extend k (Forall [] (subst s varType))) >>| 
+        pure (s, VoidType)
 
-    FunStmt f es = undef //what is this? 
+    FunStmt f es _ = pure (zero, VoidType) 
 
     ReturnStmt Nothing = pure (zero, VoidType)
     ReturnStmt (Just e) = infer e
 
+reverseFs :: Type FieldSelector -> Typing Type 
+reverseFs t FieldHd = pure $ ListType t
+reverseFs t FieldTl = pure $ ListType t 
+reverseFs t FieldFst = fresh >>= \tv -> pure $ TupleType (t, tv)
+reverseFs t FieldSnd = fresh >>= \tv -> pure $ TupleType (tv, t)
+
 //The type of a list of statements is either an encountered
 //return, or VoidType
 instance infer [a] | infer a where
@@ -298,7 +325,7 @@ instance infer [a] | infer a where
 
 //the type class inferes the type of an AST element (VarDecl or FunDecl)
 //and adds it to the AST element
-class type a :: a -> Typing a
+class type a :: a -> Typing (Substitution, a)
 
 instance type VarDecl where
     type (VarDecl p expected k e) = 
@@ -312,31 +339,38 @@ instance type VarDecl where
         let vtype = subst (compose s2 s1) given in
         generalize vtype >>= \t ->
         changeGamma (extend k t) >>| 
-        pure (VarDecl p (Just vtype) k e)
+        pure (compose s2 s1, VarDecl p (Just vtype) k e)
 
 instance type FunDecl where
     type (FunDecl p f args expected vds stmts) = 
+        gamma >>= \outerScope-> //functions are infered in their own scopde
         introduce f >>|
         mapM introduce args >>= \argTs->
-        type vds >>= \tVds->
-        infer stmts >>= \(s1, result)->
-        let given = foldr (->>) result argTs in 
+        type vds >>= \(s1, tVds)->
+        applySubst s1 >>|
+        infer stmts >>= \(s2, result)->
         applySubst s1 >>|
+        let argTs_ = map (subst $ compose s2 s1) argTs in 
+        //abort (concat $ intersperse "\n" $ map toString argTs_) >>|
+        let given = foldr (->>) result argTs_ in 
         (case expected of
             Nothing = pure zero
             Just expected_ = lift (unify expected_ given))
-        >>= \s2 ->
-        let ftype = subst (compose s2 s1) given in
+        >>= \s3 ->
+        let ftype = subst (compose s3 $ compose s2 s1) given in
         generalize ftype >>= \t->
+        putGamma outerScope >>|
         changeGamma (extend f t) >>| 
-        pure (FunDecl p f args (Just ftype) tVds stmts)
-
-instance toString (Maybe a) | toString a where
-    toString Nothing = "Nothing"
-    toString (Just e) = concat ["Just ", toString e]
+        pure (compose s3 $ compose s2 s1, FunDecl p f args (Just ftype) tVds stmts)
 
 instance type [a] | type a where
-    type dcls = mapM type dcls
+    type []     = pure (zero, [])
+    type [v:vs] = 
+        type v >>= \(s1, v_)->
+        applySubst s1 >>|
+        type vs >>= \(s2, vs_)->
+        applySubst (compose s2 s1) >>|
+        pure (compose s2 s1, [v_:vs_])
 
 introduce :: String -> Typing Type
 introduce k = 
@@ -379,6 +413,10 @@ instance toString SemError where
     toString (Error e) = concat ["Unknown error during semantical",
         "analysis: ", e]
 
+instance toString (Maybe a) | toString a where
+    toString Nothing = "Nothing"
+    toString (Just e) = concat ["Just ", toString e]
+
 instance MonadTrans (StateT (Gamma, [TVar])) where
     liftT m = StateT \s-> m >>= \a-> return (a, s)